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文檔簡介
1、<p> 湖北經(jīng)濟學院法商學院</p><p> 單片機系統(tǒng)綜合設(shè)計報告</p><p> 課題名稱:藝術(shù)彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b> 指導(dǎo)教師:陳瑩</b></p><p> 學生班級:應(yīng)電08301班</p><p><b> 學生姓名:舒金艷&l
2、t;/b></p><p> 學號: 0830530103</p><p><b> 同組人: 程玲依</b></p><p><b> 學生院系:法商學院</b></p><p><b> 電子工程系</b></p><p>
3、2010年6月10日</p><p><b> 目 錄</b></p><p> .一 概述······················
4、83;·····························1</p><p> 1.1 藝術(shù)彩燈的設(shè)計背景及意義
5、183;····································
6、······1</p><p> 1.2 系統(tǒng)設(shè)計功能概述························
7、83;·····························1</p><p> .二 彩燈設(shè)計內(nèi)容簡要·&
8、#183;································1</p><p>
9、 2.1 彩燈設(shè)計內(nèi)容··································
10、3;···········1</p><p> 2.2 彩燈設(shè)計要求···················
11、83;··························1</p><p> 2.3 彩燈設(shè)計原理····
12、183;····································
13、·····1</p><p> 2.4 彩燈總體控制框圖·························
14、83;····················2</p><p> .三 硬件電路設(shè)計··········
15、83;·······················2</p><p> 3.1 硬件組成·······
16、3;····································
17、183;2</p><p> 3.2 AT89C51單片機硬件結(jié)構(gòu)·····························
18、;················3</p><p> 3.3 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能··············
19、·························4</p><p> .四 系統(tǒng)的軟件設(shè)計······
20、;····································
21、83;······5</p><p> 程序流程圖·························
22、183;···································6</
23、p><p> 軟件程序·································
24、····························7</p><p> .五 設(shè)計體會···
25、183;····································
26、·········8</p><p> .六 參考文獻······················
27、183;··························9</p><p> 藝術(shù)彩燈控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b
28、> 一. 概述</b></p><p> 藝術(shù)彩燈的設(shè)計背景及意義</p><p> 彩燈是人們?nèi)粘I钪械囊环N裝飾用品,它美觀大方,尤其在節(jié)日期間,倍增節(jié)日氣氛。它蘊涵著豐富的文化底蘊,被廣泛地應(yīng)用于各種店面的裝飾。變換無窮的彩燈樣式,給城市增添活力,吸引著人們的注意力,深受人民的喜愛。在日常生活中,人們還將彩燈擺放成各種圖案,增添美感。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用系
29、統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、重量輕的方向發(fā)展??茖W技術(shù)更加貼近人們的生活,向著滿足人們需求的方向發(fā)展。節(jié)日彩燈的設(shè)計與制作工藝也一步一步的走向成熟。</p><p> 1.2 系統(tǒng)設(shè)計功能概述</p><p> 本設(shè)計是以AT89C51單片機為基礎(chǔ)的彩燈控制方案,來實現(xiàn)對LED彩燈的控制。以AT89C51單片機作為主控核心,與鍵盤、顯示、驅(qū)動等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有
30、5個按鍵和8位LED狀態(tài)顯示器,根據(jù)實驗要求編寫若干種亮燈模式,利用其內(nèi)部定時器T0實現(xiàn)一個基本單位時間為5 ms的定時中斷,根據(jù)各種亮燈時間的不同需要,在不同時刻輸出燈亮或燈滅的控制信號,然后驅(qū)動各種顏色的燈亮或滅。</p><p> 二.彩燈設(shè)計內(nèi)容簡要:</p><p> 2.1彩燈設(shè)計內(nèi)容:</p><p> 1.設(shè)計并實現(xiàn)具有復(fù)位功能的單片
31、機小系統(tǒng);</p><p> 2.利用單片機進行燈光的場景開關(guān)控制;</p><p> 3.利用單片機進行燈光的循環(huán)點亮控制及速度變化控制;</p><p> 4.利用單片機進行燈光的色彩連續(xù)變化效果控制。</p><p> 5.利用單片機進行燈光的三色聯(lián)動定時控制。</p><p> 2.2彩燈設(shè)計要求:&
32、lt;/p><p><b> 1.能啟動、停止;</b></p><p> 2.能通過開關(guān)進行功能選擇;</p><p> 3.要體現(xiàn)循環(huán)、組合和色彩變化的控制功能和效果,實現(xiàn)三色聯(lián)動定時控制,控制變化規(guī)律的類型或功能不少于5種;</p><p> 2.3彩燈設(shè)計原理: 主控模塊主要設(shè)計器件有89C51,8個LE
33、D狀態(tài)顯示器,6個按鍵,3個穩(wěn)壓器(提供5 V電壓)。通過軟件設(shè)計,使單片機P1口作為三色LED驅(qū)動信號輸出口及移位時鐘CLOCK信號,P0口為按鍵輸入口,P2口、P1口與8位七段碼LED相接作為顯示器的輸出口。</p><p> 2.4彩燈總體控制框圖:</p><p><b> 三.硬件電路設(shè)計:</b></p><p><b&g
34、t; 3.1硬件組成</b></p><p> 按照單片機系統(tǒng)擴展與系統(tǒng)配置狀況,單片機應(yīng)用系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)及典型系統(tǒng)等。AT89C51單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機,具有豐富的內(nèi)部資源:4kB閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個16位定時/計數(shù)器、5個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、2個全雙工的串行口,具有4.25~5.50V的電壓工作范圍和0~24
35、MHz工作頻率,使用AT89C51單片機時無須外擴存儲器。因此,本流水燈實際上就是一個帶有八個發(fā)光二極管的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng),即為由發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機</p><p> AT89C51單片機硬件結(jié)構(gòu):</p><p> AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器(FPEROM—Flash Programmable and Era
36、sable Read Only Memory)的單片機芯片,它采用靜態(tài)CMOS 工藝制造8位微處理器,最高工作頻率位24MHZ。AT89C5外形及引腳排列如圖所示: </p><p><b> 管腳說明: </b></p><p> RST:復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時,要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 </p><p> P0
37、口:P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時,被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時,P0 口作為原碼輸入口,當FIASH進行校驗時,P0輸出原碼,此時P0外部必須被拉高。 </p><p> P1口:P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫
38、入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時,將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時,P1口作為第八位地址接收。 </p><p> P2口:P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個TTL門電流,當P2口被寫“1”時,其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時,P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當
39、用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時,P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時,它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時,P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 </p><p> P3口:P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。
40、作為輸入,由于外部下拉為低電平,P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。 </p><p> ALE/PROG:當訪問外部存儲器時,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時,ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是:每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個ALE脈沖。
41、如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時, ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效。 </p><p> PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間,每個機器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。 </p><p> EA/
42、VPP:當EA保持低電平時,則在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時,EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當EA端保持高電平時,此間內(nèi)部程序存儲器。</p><p> XTAL1和XTAL2:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 </p><p> 3.3系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能描述:</p><p> 控制
43、系統(tǒng)硬件設(shè)計電路圖如圖所示:</p><p><b> 系統(tǒng)硬件設(shè)計電路圖</b></p><p><b> 功能描述:</b></p><p> 系統(tǒng)硬件設(shè)計電路主要由四部分組成:按鍵復(fù)位電路、時鐘振蕩電路、按鍵電路、LED顯示電路。</p><p> 按鍵復(fù)位電路:復(fù)位是單片機的初始化操
44、作,其作用是使CPU中的各個部件都處于一個確定的初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)開始工作。在接電瞬間RST端的電位與Vcc相同,隨著電容充電電流的減小,+5V立即加到了RST/VPD端,RST的電位逐漸下降。 時鐘振蕩電路:在AT89C51的外部,XTAL1和XTAL2之間跨越晶體振蕩器和微調(diào)電容,從而構(gòu)成一個自激振蕩器,形成時鐘振蕩電路。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器二分頻后,形成單片機的時鐘脈沖信號。</p><
45、p> 按鍵電路:用P0.0~P0.5五個I/O口作為輸入口,按鍵輸入均采用低電平有效。獨立式按鍵的軟件可采用中斷方式和查詢方式,本設(shè)計中按鍵程序的就是采用中斷方式。圖中P0.0的按鍵是場景開關(guān),即控制整個系統(tǒng)。</p><p> LED顯示電路:發(fā)光二極管與單片機的P1口相連接,其電路圖如圖所示。發(fā)光二極管接+5V電源,其他管腳分別接P1口的8個端口.此次設(shè)計發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài),適合用于顯示系統(tǒng)狀
46、態(tài)。此處用到8個,紅、綠、黃三種LED彩燈控制器(89C51主控模塊)和LED彩燈管(管內(nèi)LED板模塊)。 </p><p> 四.系統(tǒng)的軟件設(shè)計 </p><p><b> 4.1程序流程圖:</b></p><p><b> 程序如下:</b></p><p> ORG
47、 0000H</p><p> AJMP START ;指向主程序</p><p> ORG 0010H</p><p> MAIN:MOV P1,#0FFH ;設(shè)置P1口為輸入口</p><p> START: MOV P0,#0FFH ;初
48、始狀態(tài),選擇場景控制開關(guān)</p><p> JNB P0.0,KEY0</p><p> SJMP START</p><p> KEY0: JNB P0.1, KEY1 </p><p> JNB P0.2, KEY2 </p><p> JNB P0.
49、3, KEY3 </p><p> JNB P0.4, KEY4 </p><p> SJMP START</p><p> START1: MOV P0, #0FFH </p><p> ACALL DELAY</p><p&
50、gt; MOV A, P1 ;送顯示初值</p><p> JNB ACC.1, KEY1 ;ACC.1=0?若為0則P1.1對應(yīng)的鍵按下,轉(zhuǎn)KEY1</p><p> JNB ACC.2, KEY2 ;ACC.2=0?若為0則P1.2對應(yīng)的鍵按下,轉(zhuǎn)KEY2</p><p>
51、; JNB ACC.3, KEY3 ;ACC.3=0?若為0則P1.3對應(yīng)的鍵按下,轉(zhuǎn)KEY3</p><p> JNB ACC.4, KEY4 ;ACC.1=0?若為0則P1.4對應(yīng)的鍵按下,轉(zhuǎn)KEY4</p><p> SJMP START1 </p><p> KEY1:MOVR2,#08H
52、</p><p> MOVR5,#0FEH</p><p> NEXT0:MOVA,P0</p><p> JNB ACC.3,KEY4</p><p> JNB ACC.4,KEY3</p><p> JB ACC.0,MAIN</p><p><b&
53、gt; MOVA,R5</b></p><p> MOVP1,A ;點亮燈</p><p> ACALLDELAY</p><p> MOVA,R5 </p><p> RL A ;左移,下一個燈亮
54、 </p><p><b> MOVR5,A</b></p><p> DJNZR2,NEXT0</p><p><b> SJMPKEY1</b></p><p> KEY2: MOV A,P0 ;按鍵2,三色
55、聯(lián)動,</p><p> JB ACC.0,MAIN ;檢測開關(guān)是否按下</p><p> JNB ACC.4, KEY3</p><p> JNB ACC.3, KEY4</p><p> MOV P1,#0DAH</p><p> ACALL DELAY2</p&
56、gt;<p> MOV P1,#0C7H</p><p> ACALL DELAY2</p><p> MOV P1,#06EH</p><p> ACALL DELAY2</p><p> AJMP KEY2</p><p> LP1: JBC TF1, LP2</p>
57、<p><b> SJMP LP1</b></p><p> LP2: MOV TH1, #0B1H</p><p> MOV TL1, #0E0H</p><p> DJNZ R3, LP1</p><p><b> RET</b></p><p&
58、gt; KEY3: ACALL DELAY</p><p> MOV A,R6 ;循環(huán)點亮加速</p><p> ADD A,#3H</p><p><b> MOV R6,A</b></p><p> SJMP NEXT0</p><p>
59、 KEY4 : ACALL DELAY ;循環(huán)點亮減速</p><p> MOV A,R6 </p><p> MOV A,#3H</p><p><b> MOV R6,A</b></p><p> SJMP NEXT0</p><p>
60、 DELAY: MOV R3, #14H ;加速減速,延時程序</p><p> MOV TMOD, #10H</p><p> MOV TH1, #0B1H</p><p> MOV TL1, #0E0H</p><p><b> SETB TR1</b></p>&
61、lt;p> DELAY2:CALLDELAY</p><p> CALL DELAY</p><p><b> RET</b></p><p><b> END</b></p><p><b> 五.設(shè)計體會:</b></p><p>
62、 歷時五個星期的單片機課程設(shè)計,我從中受益匪淺。因為對我而言學到的不僅是專業(yè)知識,而且是團隊的合作精神。</p><p> 在本次課程設(shè)計中,我主要感觸最深的當屬查閱大量的設(shè)計資料了。為了讓自己的設(shè)計更加完善,查閱這方面的設(shè)計資料是十分必要的,同時也是必不可少的。</p><p> 作為一個團隊,分工就顯得尤為重要,我主要負責系統(tǒng)硬件電路設(shè)計和最終調(diào)試的任務(wù),我和搭檔互相幫助,彼此勉
63、勵,有問題一起尋求解決之道。雖然一開始我們就對方案的選擇發(fā)生分歧,但這絲毫不影響我們的交流、探討。因為大家初衷是一樣的。開始設(shè)計的功能不能全部實現(xiàn)出來,于是拿著程序反復(fù)分析和修改,在老師和同學的幫助指導(dǎo)下最終找出錯誤所在。</p><p> 經(jīng)過總結(jié)和分析,我和組員一致認為要做好一個課程設(shè)計,就必須做到:在設(shè)計程序之前,對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解,知道該單片機內(nèi)有哪些資源;要有一個清晰的思路和一個完
64、整的的軟件流程圖;在設(shè)計程序時,不能妄想一次就將整個程序設(shè)計好,反復(fù)修改、不斷改進是程序設(shè)計的必經(jīng)之路;要養(yǎng)成注釋程序的好習慣,一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能,而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路,這樣也為資料的保存和交流提供了方便;在設(shè)計課程過程中遇到問題是很正常,但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來,并分析清楚,以免下次再碰到同樣的問題。 </p><p> 這次課程設(shè)計使我明白理論與實際相結(jié)合的重要,只有理論
65、知識是遠遠不夠的,只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固。在接下來的復(fù)習中我會再接再厲,加深對單片機相關(guān)知識的理解。</p><p><b> 六.參考文獻:</b></p><p> 《單片機應(yīng)用技術(shù)》張曄 王玉民
66、0;·出版社:高等教育出版社 出版日期:2006.6</p><p> 《跟我學用單片機》. 肖洪兵 北京航空航天大學出版社 出版日期:2002.8 </p><p> 《單片機實踐應(yīng)用與技術(shù)》馬長林、陳怡 北京大學出版社 出版日期:2008</p><p> 《單片機高級教程第1版》 何立民 北京航空航天大學出版社 出版日期:2001</p&
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